JP3186539B2 - アーク溶接の溶滴移行形態設定管理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールドガスを使
用した消耗電極式のアーク溶接において、溶滴移行形態
を一つの工作物の溶接継手毎に指定できるようにしたア
ーク溶接の溶滴移行形態設定管理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一つの溶接工作物を溶接する場合、ビー
ド外観が要求される継手、強度が要求される継手及びこ
れらの両方が要求される継手が混在しており、実際の溶
接に際して、作業者は、仕様書や経験等により、これら
の継手に応じて溶滴移行形態、即ち、主に電磁力による
溶滴離脱現象の形態を選択している。

【０００３】とりわけ、大きな径の溶滴が母材に移行す
る短絡移行型、溶滴がスプレー化して母材に移行するス
プレー移行型、１滴１滴の溶滴離脱動作に同期して制御
できる１パルス１溶滴移行型のパルス溶接等は、電気、
機械製造工場の比較的小規模工作物の溶接現場で使用さ
れている。因みに、短絡移行型は薄板の溶接に適し、ス
プレー移行型は厚板の溶接、パルス溶接は外観（スパッ
タの低減）を重視した溶接継手に適するとされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記溶滴移行形態の選
択動作を自動溶接プログラムに組込む場合、本溶接前の
継手毎に溶滴移行形態を仕様入力により指定し、本溶接
中に電流及び電圧の溶接条件を切替え設定することが考
えられるが、継手毎のチップ母材間距離（トーチ先端の
チップと母材との距離）に応じて上記溶接条件が異なる
ので、同じ溶滴移行形態だからといってチップ母材間距
離が異なる二つの継手に対し同じ溶接条件を設定するこ
とはできない。とりわけ、消耗電極式のアーク溶接の場
合、チップ母材間距離が異なれば溶接電流も変わるの
で、その電流に対して溶滴移行形態を維持する最適電圧
も変わってくる。

【０００５】そこで、自動溶接プログラムに溶滴移行形
態の選択動作を組込むためには、同じ溶滴移行形態でも
継手毎に異なるチップ母材間距離と最適電圧の変化に対
して適正な電流と電圧の溶接条件を設定する必要がある
が、従来はこのような継手毎に異なる溶接条件を設定す
る考えがない。また、溶滴移行形態の変化は、電流が大
きいほどスプレー移行型となるが、消耗電極式のアーク
溶接の場合、ワイヤ送給速度を一定としてもチップ母材
間距離が溶接中変動するとエネルギーのバランスが崩れ
電流も変動するので、スプレー移行型の最適条件から外
れてしまう。これは短絡移行型の場合も同様である。

【０００６】従って、自動溶接プログラムに溶滴移行形
態の選択動作を組込むためには、目的とする溶滴移行形
態の溶接条件の適正な設定と、溶接中の溶滴移行形態の
維持のための溶接条件の制御が必要になる。本発明は、
上記従来の問題点に鑑みなされたもので、溶接電流項と
チップ母材間距離項と電圧定数項とからなる多項式にて
溶接電圧を定義し、該多項式によって継手に応じた電流
と電圧の関係を自在に設定し得るようにするとともに、
溶接中のチップ母材間距離の変動に対して溶滴移行形態
の最適状況を管理し得るようにすることを解決すべき課
題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した請求
項１の発明の要旨は、（ａ）溶接トーチ先端のチップを
介してワイヤに与える溶接電流をパルス化するパルスモ
ードと直流化若しくは交流化する通常モードに切替え可
能な溶接電源と、（ｂ）継手毎に要求される溶接品質項
目を満足すべく仕様入力時にオペレータが指定する溶滴
移行形態に応じて上記溶接電源に溶接中、上記パルスモ
ードと通常モードとに切替えるモード切替信号を送出す
る溶接コントローラとを具備し、上記溶接コントローラ
が、（ｃ）上記溶接電源から上記ワイヤに与える溶接電
圧を溶接電流項とチップ母材間距離項と電圧定数項とか
らなる多項式で定義し、初期設定時、仕様入力に基づい
て上記多項式を決定することによりパルス溶接、マグ溶
接のスプレー移行型及び短絡移行型の各溶滴移行形態の
溶接条件を設定したことにある。

【０００８】請求項２の発明の要旨は、上記溶接コント
ローラが、上記溶接コントローラは、パルス溶接設定の
溶接中、上記ワイヤの先端が母材に接触する短絡現象の
回数が予め設定した回数となるように該短絡現象の回数
を検出して溶接電圧を制御することにある。請求項３の
発明の要旨は、上記溶接コントローラが、スプレー移行
型又は短絡移行型設定の溶接中、検出ワイヤ送給速度と
検出溶接電流より求めたチップ母材間距離を上記多項式
に代入して溶接電圧を制御することにある。

【０００９】請求項４の発明の要旨は、上記溶接コント
ローラが、（ａ）スプレー移行型設定の場合も、上記ワ
イヤの先端が母材に接触する短絡現象の回数が予め設定
した回数となるように該短絡現象の回数を検出して溶接
電圧を制御することにある。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のアーク溶接の溶滴
移行形態設定管理装置を図面を参照して詳細に説明す
る。図１に示すように、本発明のアーク溶接の溶滴移行
形態設定管理装置を適用した設備は、溶接トーチ（以
下、トーチと略す）１を保持した多関節ロボット２と、
出力端子３ａ，３ｂの溶接電力出力に基づいて上記トー
チ先端のチップ１６へ給電する溶接電源３と、上記溶接
電力出力の電流Ｉと電圧Ｖを上記溶接電源３から出力さ
せるべく該溶接電源３へ指令する各指令パラメータ
Ｐ_I ，Ｐ_V を自動設定してその各指令信号ｉ，ｖを送出
する溶接コントローラ４と、上記多関節ロボット２を溶
接速度の指令信号を含むティーチングデータＴＤに基づ
いて制御するロボットコントローラ５と、ドラム６に充
填された消耗電極としてのワイヤ７を上記トーチ１へ送
給するワイヤ送給装置８と、溶接品が載置される治具９
とから構成されている。ここで、溶接電源３は、上記チ
ップ１６を介してワイヤ７に与える溶接電流をパルス化
するパルスモードと直流化若しくは交流化する通常モー
ドに切替えることができる。

【００１１】なお、多関節ロボット２には、ティーチン
グデータＴＤを溶接速度に基づいて実際のロボット軸部
を作動させる駆動信号の形式に変換する波形操作回路が
付加されているものとする。上記多関節ロボット２に組
付けられた上記ワイヤ送給装置８は、曲げ矯正器１１、
エンコーダ１２、ワイヤ７を挟持した一対の送給ローラ
１３ａ，１３ｂ、該ローラ１３ａ，１３ｂを駆動する回
転アクチュエータ１４及びワイヤ７をトーチ１にガイド
するトーチケーブ１ａを有し、ワイヤ７をトーチ１にお
けるノズル部１５内のチップ１６より突出させるように
している。そして、回転アクチュエータ１４は、ロボッ
トコントローラ４から溶接電流ｉの大きさ（平均値）に
比例した送り速度の駆動信号で制御されてワイヤ７を繰
出すようになっており、そのときの検出ワイヤ送給速度
ＭＲ_a はエンコーダ１２より溶接コントローラ４に送出
される。

【００１２】しかして、溶接コントローラ４は、溶接条
件（電流、電圧及び速度）の自動設定と外乱に対する溶
接条件の自動修正とを行うもので、そのハードウエアを
概念的に表した図２に示すように、継手形状、姿勢、溶
接法（パルス溶接、マグ溶接の場合のスプレー移行型及
び短絡移行型）、脚長、チップ母材間距離及び板厚又は
必要な場合に溶接速度若しくはすみ肉溶接以外の溶着断
面積等の基本仕様が、例えば一つの製品におけるＮ個の
継手毎に入力される仕様入力手段４１と、該仕様入力手
段４１に入力された基本仕様より溶接条件を演算にて設
定する初期条件設定手段４２と、該初期条件設定手段４
２の演算に用いる各演算式が格納された演算式メモリ４
３と、上記初期条件設定手段４２によって設定された溶
接条件を格納する条件ファイル４５と、上記初期条件設
定手段４２で設定した溶接条件のうち初期電流指令パラ
メータＰ_I 及び初期電圧指令パラメータＰ_V を外乱に応
じた修正電流指令パラメータＰ_I ′及び修正電圧指令パ
ラメータＰ_V ′とする条件自動管理補正手段４４とを主
体に構成される。

【００１３】デジタル信号形式の上記修正電流指令パラ
メータＰ_I ′及び修正電圧指令パラメータＰ_V ′は、Ｄ
／Ａ変換器によってアナログ形式の電流指令信号ｉ及び
電圧指令信号ｖに変換されて溶接電源３に入力され、出
力端子３ａ，３ｂより導出すべき電流及び電圧を指令す
るようになっている。また、溶接コントローラ４は、溶
接電源３に溶接電流をパルス化するパルスモードと直流
化若しくは交流化する通常モードに切替えるためのモー
ド切替信号４ａを送出するようになっている。

【００１４】更に、溶接コントローラ４には、溶接電源
３から出力している電流及び電圧の検出溶接電流Ｉ
_a （パルス溶接時はパルス電流の平均電流）及び検出溶
接電圧Ｖ_a がサンプリングされるようになっている。こ
こで、上記初期電流指令パラメータＰ_I 及び修正電流指
令パラメータＰ_I ′と溶接電流Ｉとの関係並びに初期電
圧指令パラメータＰ_V 及び修正電圧指令パラメータ
Ｐ_V ′と溶接電圧Ｖとの関係は、溶接電源３の特性を補
正した関係に設定される。即ち、溶接コントローラ４内
で演算した溶接電流と溶接電圧が溶接電源が変わっても
出力するように、各電流指令パラメータＰ_I ，Ｐ_I ′及
び各電圧指令パラメータＰ_V ，Ｐ_V ′は溶接電源毎に補
正される。

【００１５】一方、ロボットコントローラ５は、継手毎
のティーチングデータメモリをもつ電子制御装置であ
り、実際の溶接にあたって、該ロボットコントローラ５
は各メモリのデータを順次に読出して多関節ロボット２
の各軸を駆動するとともに、一つのメモリを読出す毎に
条件呼出し信号５ａを溶接コントローラ４に送出して条
件ファイル４５をアクセスする。これにより、ティーチ
ングデータＴＤに同期して継手毎の溶接条件（Ｐ_I ，Ｐ
_V 、Ｉ，Ｖ及び溶接速度ＷＳ）が読出される。

【００１６】なお、演算式メモリ４３に格納する各演算
式の組は、継手毎の実験によって予め求めている。ま
た、本溶接開始と停止を意味するアークＯＮ／ＯＦＦ信
号は、ロボットコントローラ５より溶接コントローラ４
に送出される。次に上記構成により本発明の溶滴移行形
態の設定及び溶接中の溶滴移行形態の維持管理がいかに
行われるかを図３〜図６を参照して説明する。

【００１７】全体のプログラムの流れは、図３及び図４
に示すように、ステップＳ₁ 〔基本仕様入力〕及びステ
ップＳ₂ 〔最適溶接条件の自動設定〕からなる準備処理
と、ステップＳ₄ 〔本溶接開始〕、ステップＳ₁₈〔条件
自動管理〕及び溶接終了判断（ステップＳ₁₄）とを含む
本溶接処理とからなり、準備処理は仕様入力手段４１及
び初期条件設定手段４２が行う処理、本溶接は条件自動
管理補正手段４４が行う処理である。ただし、上記準備
処理と本溶接処理との間には、溶接継手にギャップ（ス
キ間）があるか否かの判断ステップＳ₃ が挿入されてお
り、ギャップが有る場合はステップＳ₁₇〔ギャップ部の
自動管理〕に進む。なお、このギャップが有る場合の自
動管理と、本溶接における処理とは本発明と直接関係が
ないため説明を省略する。

【００１８】本発明の溶滴移行形態の設定は、上記ステ
ップＳ₂ で行われ、基本仕様入力時に指定される継手毎
の溶滴移行形態に応じた条件設定がなされ、溶接中の溶
滴移行形態の維持管理はステップＳ₁₈でなされている。
即ち、図３のステップＳ₂ では、ステップＳ₂₁〔脚長設
定〕（一層盛りか多層盛りかの決定等）で脚長を決定し
た後、溶接速度を自動設定するのか、溶接速度を手動設
定するのかを判断（ステップＳ₂₂）し、溶接速度自動設
定及び溶接速度手動設定のそれぞれについて、パルス溶
接が指定された場合の条件設定（ステップＳ₂₃，ステッ
プＳ₂₄）と、マグ溶接におけるスプレー移行型溶接が指
定された場合の条件設定（ステップＳ₂₅，ステップ
Ｓ₂₇）及びマグ溶接における短絡移行型の溶接が指定さ
れた場合の条件設定（ステップＳ₂₆，ステップＳ₂₈）と
が実行される。

【００１９】上記各ステップＳ₂₃〜Ｓ₂₈では、先ず、ス
テップＳ₂₁で決定した脚長若しくは脚長と手動入力の溶
接速度に基づき上記溶接電源３からワイヤ７に与える溶
接電流Ｉを決定する。パルス溶接の場合は、パルス電流
の平均値を決定している。実際のパルス電流は、ベース
電流と臨界電流を超えたピーク電流とからなる。この
後、溶接電圧Ｖを次の多項式で定義している。

【００２０】

【数式１】 Ｖ＝Ｋ_a ・Ｉ＋Ｋ_b ・ＥＸＴ＋Ｋ_c Ｉは溶接電流、ＥＸＴはチップ母材間距離、Ｋ_a ，
Ｋ_b ，Ｋ_c は使用ガス、ワイヤ、電源等によって決まる
定数であり、特にＫｃはスプレー移行型と短絡移行型を
決める定数である。本発明では、各定数Ｋ_a ，Ｋ_b ，Ｋ
_c をチップ母材間距離を変えた各溶滴移行形態毎の実験
により予め決定し、これら決定した各定数の各多項式が
演算式メモリ４３中に用意されている。そして基本仕様
入力時に継手毎にチップ母材間距離と溶滴移行形態が指
定されると、それに応じた多項式を選出し、溶接電圧Ｖ
を決定する。

【００２１】ここで、スプレー移行型の場合と短絡移行
型の場合の上記多項式における各定数は、Ｋ_a 及びＫ_b
をほぼ等しく、Ｋ_c を短絡移行型よりスプレー移行型を
大きくする。短絡移行型はアーク電圧Ｖ_A （アーク長）
をほぼ決める溶接電圧Ｖがスプレー移行型より小さい溶
接だからである。このように溶接電圧Ｖを溶接電流項と
チップ母材間距離項と電圧定数項とからなる多項式で定
義することにより、継手毎の任意のチップ母材間距離に
応じた溶接条件での各溶滴移行形態を設定することがで
きる。なお、設定された電流と電圧を出力させる溶接電
源３への指令は、これらの各指令パラメータＰ_I ，Ｐ_V
を求めて各指令信号ｖ，ｉを溶接電源３に指令する。

【００２２】こうして目的とする溶滴移行形態の適正な
溶接条件を継手に応じて設定した後本溶接では、指定さ
れた溶滴移行形態の維持のための溶接条件の制御が行わ
れる。本溶接における溶滴移行形態の維持のための溶接
条件の制御は、ロボットコントローラ５からアークＯＮ
信号が出力されると、これを受けて溶接コントローラ４
がステップＳ₅ 〔溶接パラメータ（Ｉ_a ，Ｖ_a ，Ｓ_a Ｍ
Ｒ_a ）のサンプリング〕〜ステップＳ₁₄〔アークＯＦＦ
信号入力？〕の制御ループを実行することである。

【００２３】上記溶接パラメータのサンプリングでは、
検出ワイヤ送給速度 ＭＲ_a 、検出溶接電流Ｉ_a 、検出
溶接電圧Ｖ_a 及び検出短絡回数Ｓ_a （制御インターバル
当たりの短絡回数で１未満の小数も含む）をサンプリン
グしている。ここで、検出短絡回数Ｓ_a は、検出溶接電
圧Ｖ_a （短絡時の電圧）が所定のしきい値より低下する
制御インターバル当たりの回数とする。

【００２４】上記制御ループは、基本仕様入力時に決定
するステップＳ₆ 〔電流一定制御か〕の判断でステップ
Ｓ₇ 〔電流一定制御〕の溶接を行うか、ステップＳ
₈ 〔脚長一定制御〕及びステップＳ₉ 〔溶込み深さ確保
制御〕を相補的に行う溶接かに分岐する。電流一定制御
の溶接とは、電流を一定とすることを優先させ、溶込み
深さを一定に維持するもので、薄板の溶接に適し、溶接
強度の確保は勿論、溶接電流の増大による抜けの発生を
防止する。

【００２５】脚長一定制御と規定溶込み深さ確保制御と
を相補的に行う溶接とは、ワイヤ送給速度一定を優先し
て脚長一定制御を行う間に、電流の変動、特に低下して
もある値以下になると溶接電流を増大させて規定溶込み
深さを確保するものであり、厚板の溶接に適する。規定
溶込み深さの値は基本仕様入力時に設定する。更に、溶
接コントローラ４は、上記電流の制御を行いつつ、パル
ス溶接の場合はステップＳ₁₀〔短絡回数・アーク長一定
制御〕を実行し、マグ溶接の場合はステップＳ₁₁〔スプ
レー有〕の判断の後、ステップＳ₁₂〔スプレー移行型制
御〕かステップＳ₁₃〔短絡移行型制御〕を実行する。

【００２６】上記パルス溶接の場合の短絡回数・アーク
長一定制御とは、基本仕様入力時に設定した短絡回数に
検出短絡回数Ｓ_a がほぼ等しく（具体的には下限値Ｓ₁
と上限値Ｓ₂ の範囲内にあり）、安定するように電圧を
制御するもので、スパッタ発生量を抑制するとともに、
アーク長を最小（一定）に保って、アンダーカット及び
ブローホール等の発生を未然に防止するものである。

【００２７】上記マグ溶接の場合のスプレー移行型制御
とは、初期条件設定手段４２で演算により設定したスプ
レー移行型溶接の最適電圧（スプレー化電圧という）を
常に維持する機能で、もし、外乱によりチッブ母材間距
離ＥＸＴが変化した場合にも、それに応じてスプレー化
電圧を演算補正し、検出溶接電圧Ｖ_a がスプレー化電圧
とほぼ等しくなるように電圧を制御し、最適ビード外観
を保つものである。

【００２８】上記マグ溶接の場合の短絡移行型制御と
は、初期条件設定手段４２で演算により設定した短絡移
行型溶接の最適電圧を常に維持する機能で、もし、外乱
によりチップ母材間距離ＥＸＴが変化した場合にもこれ
に応じて短絡移行型電圧を演算補正し、検出溶接電圧Ｖ
_a が短絡移行型の最適電圧とほぼ等しくなるように電圧
を制御し、最適ビード外観を保つものである。

【００２９】また、上記制御ループと並列に処理される
ステップＳ₁₅〔ＥＸＴ演算〕及びステップＳ₁₆〔表示
（警告）〕は、チップ母材間距離を演算して、この距離
が短か過ぎる場合と長過ぎる場合に警告するものである
が、この処理で求めたチップ母材間距離はマグ溶接の場
合の制御に用いている。具体的にパルス溶接の制御で
は、１パルス１溶滴移行型を維持するため、図５におけ
るステップＳ₄₂〔パルス有〕の判断がパルス有（Ｙ）と
なり（この時、溶接コントローラ４からパルスモードと
するモード切替信号４ａが溶接電源３に指令される）、
ステップＳ₄₃〔アーク長ａの演算〕以降の処理（図４の
ステップＳ₁₀〔短絡回数・アーク長一定制御〕に相当）
に進む。このアーク長ａは、チップ母材間距離ＥＸＴ，
溶接電圧Ｖ，パルス溶接電流のピーク電流Ｉ_a ，ベース
電流Ｉ_b 及び平均電流Ｉ_avをパラメータとする演算式で
求めることができる。

【００３０】得られた演算アーク長ａは、続くステップ
Ｓ₄₄〔ａ_O ≦ａ〕で最大許容アーク長ａ₀ と比較し、演
算アーク長ａが最大許容アーク長ａ_o より大きい場合、
ステップＳ₄₇〔Ｐ_V ′＝Ｐ_V −Ｋ₁₄₆ 〕の演算を行って
（Ｋ₁₄₆ は単位変化量）、ステップＳ₅₀〔Ｐ_V ′→Ｄ／
Ａ変換〕に進み、続くステップＳ₅₁〔Ｐ_V ′アナロク信
号出力〕により、修正電圧指令パラメータＰ_V ′に基づ
く電圧指令信号ｖで溶接電源３を指令する。

【００３１】次に、ステップＳ₄₄で演算アーク長ａが最
大許容アーク長ａ_o より小さい場合、ステップＳ₄₅〔Ｓ
_a ≦Ｓ₁ 〕に進んで、サンプリング時に得られた検出短
絡回数Ｓ_a を短絡回数の下限値Ｓ₁ と比較する。そして
検出短絡回数Ｓ_a が短絡回数の下限値Ｓ₁ 以下の場合、
ステップＳ₄₈〔Ｐ_V ′＝Ｐ_V −ΔＰ_V 〕の演算を行っ
て、ステップＳ₅₀〔Ｐ_V ′→Ｄ／Ａ変換〕に進む。これ
により、短絡回数が下限値Ｓ₁ より減少したときに修正
電圧指令パラメータＰ_V ′を減少させて（短絡回数とア
ーク長（アーク電圧）の関係は反比例の関係にある）短
絡回数を増加させる。

【００３２】また、演算アーク長ａが最大許容アーク長
ａ₀ より小さい場合において、ステップＳ₄₅の判断が
「検出短絡回数Ｓ_a が短絡回数の下限値Ｓ₁ より大き
い」の場合、ステップＳ₄₆〔Ｓ_a ≦Ｓ₂ 〕に進んで、検
出短絡回数Ｓ_a を短絡回数の上限値Ｓ₂ と比較する。そ
して、検出短絡回数Ｓ_a が短絡回数の上限値Ｓ₂ より大
きい場合、ステップＳ₄₉〔Ｐ_V ′＝Ｐ_V ＋ΔＰ_V 〕の演
算を行って、ステップＳ₅₀〔Ｐ_V ′→Ｄ／Ａ変換〕に進
む。これにより、短絡回数が上限値Ｓ₂ より大きいとき
に修正電圧指令パラメータＰ_V ′を増大させて短絡回数
を減少させる。

【００３３】更に、ステップＳ₄₆の判断が「検出短絡回
数Ｓ_a が短絡回数の上限値Ｓ₁ 以下」の場合、初期電圧
指令パラメータの修正を行うことなくステップＳ₁₄に進
む。こうしてパルス溶接におけるスパッタ発生量を抑制
し、アーク長を最小に保って、アンダーカット及びブロ
ーホール等の発生を未然に防止した１パルス１溶滴移行
型の溶接条件が維持されることになる。

【００３４】次に基本仕様入力時にマグ溶接を設定した
場合は、図５におけるステップＳ₄₂〔パルス有〕の判断
がマグ溶接（Ｎ）となり（この時、溶接コントローラ４
から通常モードとするモード切替信号４ａが溶接電源３
に指令される）、図６のフローチャートに進む。図６で
は更に、ステップＳ₁₁によってスプレー移行型溶接を行
うか短絡移行型溶接を行うか否かを判断する。スプレー
移行型溶接を行う場合は、ステップＳ₅₂〔ＥＸＴ＝ｆ
（ＭＲ_a ，Ｉ_a ）〕以降のＰＩ制御に進み、短絡移行型
溶接を行う場合は、ステップＳ₅₇以降のＰＩ制御に進
む。

【００３５】スプレー移行型溶接及び短絡移行型溶接の
各ＰＩ制御の演算には、初期設定時に使用した数式１の
多項式が再び用いられ、先ず、ステップＳ₅ で検出した
検出溶接電流Ｉ_a 及び検出ワイヤ送給速度ＭＲ_a よりチ
ップ母材間距離ＥＸＴを演算し（ステップＳ₅₂，ステッ
プＳ₅₇）、ステップＳ₅₃，ステップＳ₅₈で数式１の多項
式に上記Ｉ_a 及びＥＸＴを代入してスプレー化電圧Ｖ_sc
及び短絡移行型用の電圧Ｖ_C を演算している。

【００３６】次に、例えばスプレー移行型のＰＩ制御
は、上記演算により求めたスプレー化電圧Ｖ_scと検出溶
接電圧Ｖ_a との差分ΔＶを求め（ステップＳ₅₄）、続い
て上記差分ΔＶがほぼ零となるまでの溶接電流の変化に
要する時間Ｔ_i+（積分項）をΔＶを時間で積分して求め
（ステップＳ₅₅）、更に初期電圧指令パラメータＰ_V に
ΔＶ及びＴ_i+による修正量を加減して修正電圧パラメー
タＰ_V ′を算出（ステップＳ₅₆）ものである。

【００３７】短絡移行型のＰＩ制御も同様であり、ステ
ップＳ59は比例項ＶC −Ｖa の、ステップＳ60は積分項
Ｔi+の、ステップＳ61は修正電圧指令パラメータＰV ′
の算出である。このように本発明では溶接中、外乱でチ
ップ母材間距離が変動しても、ワイヤ送給速度と検出溶
接電流よりチップ母材間距離を演算し、これら演算チッ
プ母材間距離と検出溶接電流を初期設定時の多項式に代
入して溶接電圧を求め、検出溶接電圧との差分がほぼ零
になるように溶接電圧を制御しているので、溶接中のチ
ップ母材間距離の変動にかかわらず、指定された溶滴移
行形態を維持する最適電圧に修正することができる。

【００３８】他の実施の形態として、スプレー移行型の
場合、パルス溶接の場合と同様に、図５のプログラムに
より、アーク長と短絡回数を演算して検出溶接電圧より
溶接電圧の指令パラメータを修正してもよい。これによ
れば、スプレー移行型の場合も、パルス溶接と同様に、
アーク長を一定に保った溶滴移行形態の維持を図ること
ができる。

【００３９】なお、本発明の請求項ではパルス溶接とス
プレー移行型溶接の場合、アーク長を一定に保つことは
要件となっていないが、ステップＳ₄₃、ステップＳ₄₄及
びステップＳ₄₇の要件を付加することも可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、目的
とする溶滴移行形態の適正な溶接条件を継手に応じて設
定し、溶接中に継手毎に指定された溶滴移行形態を選択
動作して切替える機能を自動溶接プログラムに組込むこ
とができる。とりわけ、請求項２、請求項３及び請求項
４の態様では、溶接品質項目を満足しつつ指定された溶
滴移行形態を溶接中も維持する管理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を具体化した設備の全体を示す説明図
である。

【図２】 溶接コントローラをハードウエアで表した場
合の図１の概念図である。

【図３】 本発明の一実施の形態に係るアーク溶接の溶
滴移行形態設定管理装置の初期設定を中心とした全体の
動作を示すフローチャートである。

【図４】 本発明の一実施の形態に係るアーク溶接の溶
滴移行形態設定管理装置の溶接中の制御を中心とした全
体の動作を示すフローチャートである。

【図５】 パルス溶接の場合の本発明による電圧制御の
プログラムを示すフローチャートである。

【図６】 マグ溶接の場合の本発明による電圧制御のプ
ログラムを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１は溶接トーチ、２はロボット、３は溶接電源、４は溶
接コントローラ、１２はエンコーダ、１４は回転アクチ
ュエータ、４４は条件自動管理補正手段、ＥＸＴはチッ
プ母材間距離、Ｉは溶接電流、Ｖは溶接電圧、Ｉ_aは検
出溶接電流、Ｖ_a は検出溶接電圧、ＭＲ_a は検出ワイヤ
送給速度、ｉは電流指令信号、ｖは電圧指令信号であ
り、各図において同一の要素には共通の符号を付す。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/095 B23K 9/173

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接トーチ先端のチップを介してワイヤ
   に与える溶接電流をパルス化するパルスモードと直流化
   若しくは交流化する通常モードに切替え可能な溶接電源
   と、継手毎に要求される溶接品質項目を満足すべく仕様
   入力時にオペレータが指定する溶滴移行形態に応じて上
   記溶接電源に溶接中、上記パルスモードと通常モードと
   に切替えるモード切替信号を送出する溶接コントローラ
   とを具備し、 上記溶接コントローラは、上記溶接電源から上記ワイヤ
   に与える溶接電圧を溶接電流項とチップ母材間距離項と
   各溶滴移行形態によって定まる電圧定数項とからなる多
   項式で定義し、初期設定時、仕様入力に基づいて上記多
   項式を選定することによりパルス溶接、マグ熔接のスプ
   レー移行型及び短絡移行型の各溶滴移行形態の溶接電圧
   を設定することを特徴とするアーク溶接の溶滴移行形態
   設定管理装置。
2. 【請求項２】 上記溶接コントローラは、パルス溶接設
   定の溶接中、上記ワイヤの先端が母材に接触する短絡現
   象の回数が予め設定した回数となるように該短絡現象の
   回数を検出して溶接電圧を制御することにより、パルス
   溶接の溶滴移行形態を維持するようにしたことを特徴と
   する請求項１記載のアーク溶接の溶滴移行形態設定管理
   装置。
3. 【請求項３】 上記溶接コントローラは、スプレー移行
   型又は短絡移行型設定の溶接中、検出ワイヤ送給速度と
   検出溶接電流より求めたチップ母材間距離を上記多項式
   に代入して溶接電圧を制御することにより、各溶滴移行
   形態を維持するようにしたことを特徴とする請求項１又
   は２項記載のアーク溶接の溶滴移行形態設定管理装置。
4. 【請求項４】 上記溶接コントローラは、スプレー移行
   型設定の場合も、上記ワイヤの先端が母材に接触する短
   絡現象の毎秒回数が予め設定した回数となるように該短
   絡現象の回数を検出して溶接電圧を制御することを特徴
   とする請求項２記載のアーク溶接の溶滴移行形態設定管
   理装置。